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DC-DC电路多种调制方式的介绍及对比

导读: 直流与直流之间的变换主要指一种直流电流的电压值到另一种电压值的电能转换。DC-DC作为一种小型的电源开关模块,能够很大程度上简化设计周期,加速电源电路的设计效率。

  直流与直流之间的变换主要指一种直流电流的电压值到另一种电压值的电能转换。DC-DC作为一种小型的电源开关模块,能够很大程度上简化设计周期,加速电源电路的设计效率。在DC-DC电源当中有三种最常见的电路调制方式,本篇文章就对这三种调制方式进行了介绍以及比较,并对这三种调制方式的优缺点进行了阐述。首先我们来看一下这三种调制方式的示意图。

DC-DC电路多种调制方式的介绍及对比

  1 PWM方式

  PWM方式,可称之为定频调宽,即开关频率保持恒定,而通过改变在每一个周期内的驱动信号的占空比来达到调制的目的,这是最常用的一种调制方式。当输出电压发生变化时,通过环路的控制,便会使驱动信号的占空比发生改变,从而维持输出电压的恒定。

  作为最常用的调制方式,PWM方式有以下优点:控制电路简单,易于设计与实现,输出纹波电压小,频率特性好,线性度高,并且在重负载的情况下有及高的效率。其缺点是随着负载的变轻,其效率也下降,尤其是轻负载的情况下,其效率很低。

  2 PFM方式

  PFM模式在正常工作时,驱动信号的脉冲宽度保持恒定,但脉冲出现的频率发生改变,即所谓的定宽调频。当输出电压发生变化时,通过环路的调整,而使脉冲出现的频率发生改变,从而实现对电路的控制与调整。PFM又可以分为恒定驱动信号的高电位时间以及恒定驱动信号的低电平时间两种方式。

  在具有模式切换的DC-DC电路中,PFM也是很常见到的一种调制试。这种调制方式的优点是:在轻负载的情况下,效率很高,并且频率特性也十分好。但是在重负载的情况下,其效率会明显低于PWM方式,并且由于其纹波的频谱比较分散,没有多少规律,这使得滤波电路的设计变得十分复杂与困难。

  3 PSM方式

  PSM方式,可称之为定频定宽。其驱动信号的频率与宽度都保持恒定,只是,当负载为最重的情况时,驱动信号满频工作,当负载变轻时,驱动信号就会跳过一些开关周期,在被跨过的周期内,开关功率管一直保持为关断的状态。当负载发生变化时,通过改变跨过周期的数目以及跨周期出现的次数,来实现对系统的调整与控制。

  相对于前面的两种控制方式,PSM方式在工业上的应用要晚一些。相比于PWM方式,在轻负载的情况下,PSM要有更高的效率,并且其开关损耗与系统的输出功率成正比,与负载的变化情况关系不大。但是这种调控方式,会使输出电压有着比较大的纹波电压,不适合用于为对电源电压精度要求很高的一些系统供电。

  通过以上的分析,我们可以知道,三种调控方式各有优缺点,在使用时,我们应该根据电路的应用情况而进行合理的选择。很多电路中通常都选择PWM与PFM或者PSM相结合的方式,以保证系统在整个负载范围内都有比较高的效率。本论文由于负载情况相对变化不会太大,所以只采用的了PWM方式对电路进行调制。

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